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水轮机主轴磁流体密封技术的研究

作　者: 杨洪娟
导　师: 杨逢瑜；陆初觉
学　校: 兰州理工大学
专　业: 流体力学
关键词: 磁流体水轮机密封磁场
分类号: TB42
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 164次
引　用: 2次
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内容摘要

磁流体密封是零泄漏、无磨损、长寿命的密封形式，在空间密封、真空密封、有毒气体密封都有很好的应用效果和应用前景，但是在水密封领域还存在许许多多的问题。而主轴密封是水轮机关键部件之一，其性能优劣，直接关系到机组的运行安全和检修周期，从而关系电站经济效益及制造厂质量信誉。文章设计的磁流体密封是可用于中小型水轮机主轴的密封，与传统水轮机主轴密封相比较具有密封性能好，使用寿命长，自修复能力强，无磨损等优点。但是磁流体密封的承压能力始终比不上机械密封和填料密封在大型水轮机主轴上的应用，即如何更好地提高磁流体密封的承压能力在今后的研究领域中仍然有待我们解决。本论文主要在总结前人研究的基础上针对磁流体的水密封，完成了以下工作。首先介绍了国内外磁流体密封技术和水轮机主轴密封技术的发展状况与不足，对磁流体的物理化学性质、制造方法与磁流体密封结构的优点、类型等方面作一些总结和分析。然后根据磁流体力学的理论，对磁流体密封原理进行了分析。在推导出磁流体的动量方程和伯努利方程后，建立起了磁流体静密封和磁流体旋转密封的耐压公式。文章重点对磁流体密封结构进行了合理选材和尺寸设计，优化了磁回路的一些重要参数。最后文章模拟水轮机工作条件设计了磁流体水密封的实验装置，针对以下七个方面：磁化强度对密封承压能力的影响；磁场强度对承压能力的影响；密封间隙对承压能力的影响；温度对承压能力的影响；转速对承压能力的影响；磁流体体积对承压能力的影响；磁极级数与承压能力的关系分别进行了实验，验证了理论分析的正确性。论文结尾还总结出了提高磁流体密封性能的一系列设计措施。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
插图索引  10-12
附表索引  12-13
第1章绪论  13-22
  1.1 磁流体密封技术的发展概况  13-15
  1.2 磁流体密封技术仍存在的问题  15
  1.3 水轮机主轴密封的发展近况  15-20
    1.3.1 水轮机简介  16-19
    1.3.2 水轮机主轴密封国内外发展概述  19-20
  1.4 本课题主要研究内容  20-22
第2章磁流体密封原理  22-35
  2.1 磁流体  22-25
    2.1.1 磁流体及其性质  22-24
    2.1.2 磁性液体的主要应用  24-25
  2.2 磁流体密封  25-29
    2.2.1 磁流体密封原理  26-27
    2.2.2 磁场方程  27-28
    2.2.3 密封压差  28-29
  2.3 磁流体的牛顿内摩擦研究  29-35
    2.3.1 磁流体摩擦功耗的数学模型  29-32
    2.3.2 试验  32-33
    2.3.3 磁流体的摩擦功耗  33
    2.3.4 动密封粘滞功耗  33-34
    2.3.5 结论  34-35
第3章磁流体密封结构设计  35-48
  3.1 用于高速摩擦的磁流体密封结构  35-39
  3.2 材料的合理选择  39-42
    3.2.1 磁流体的选择  39-40
    3.2.2 永磁体材料的选择  40-41
    3.2.3 磁极材料的选择  41-42
  3.3 密封结构参数的实验  42-48
    3.3.1 密封装置  42
    3.3.2 静密封实验  42-44
    3.3.3 动密封试验  44
    3.3.4 磁通密度 B与磁隙lg之间的关系  44-45
    3.3.5 磁极角α与压差△p之间的关系  45
    3.3.6 磁极宽W与密封压差△p之间的关系  45-46
    3.3.7 磁极高h与密封压差△p之间的关系  46
    3.3.8 密封压力与磁极数的关系  46-47
    3.3.9 讨论  47-48
第4章水轮机主轴磁流体密封实验  48-73
  4.1 实验台架设计  48-51
  4.2 台架的安装调试  51-53
  4.3 密封系统的磁路计算  53-60
    4.3.1 磁体尺寸的计算  53-55
    4.3.2 磁势损失系数和漏磁系数的确定  55-60
  4.4 磁铁和磁极尺寸的设计  60-64
  4.5 实验结果与分析  64-73
结论  73-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  79

水轮机主轴磁流体密封技术的研究

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